运动操控体系是依照详细的运动轨道要求，依据负载状况，经过驱动器、驱动履行电机完 成相应运动轨道要求的体系。一般包含运动操控器、驱动、履行器、运动反应单元等。运动操控体系是依照详细的运动轨道要求，依据负载状况，经过驱动器、驱动履行电机完 成相应运动轨道要求的体系。一般包含运动操控器、驱动、履行器、运动反应单元等。

　　运动操控体系经过多年展开，现在遍及以依据核算机的数字操控为根底，在云核算、工业 互联网、人工智能等新技能加持下，运动操控体系的智能化、柔性化、操控精度等各方面 才能均快速进步。

　　运动操控体系归于国家战略物资，关于数控机床、机器人及各类高端配备高质高小运转至 关重要，运动体系的智能化操控是配备范畴和制作职业的中心技能，决议了配备的精度、 功率。

　　1.2 运动操控器为运动操控开端，通用运动操控器分为 PLC 操控器、嵌入式操控器、 PC-based 操控卡

　　运动操控器由轨道生成器、插补器、操控回路和步序发生器四部分构成。首先由轨道生成 器核算出使命希望的抱负轨道，插补器依据方位或速度反应单元的实践状况，依照轨道生 成器的要求，核算出驱动单元下一步即将履行的指令，然后交由操控回路进行准确操控。如果是步进电机，则还有一部分便是步序发生器，步序发生器依据操控回路操控指令进一 步生成操控相序和脉冲，到达操控运动方针的意图。

　　运动操控器的硬件依照中心器材组成包含依据微处理器（MCU）、专用芯片（ASIC）、PC-Based、 数字信号处理芯片（DSP）、可编程逻辑操控器（PLC）、多核处理器等。跟着技能的前进和 完善，运动操控器从以单片机、微处理器或专用芯片作为中心处理器，展开到以 DSP 和 FPGA 作为中心处理器的通用开放式运动操控器。

　　依据渠道不同，通用运动操控器可以分为 PLC 操控器、嵌入式操控器和 PC-Based 操控卡 三大类。

　　伺服体系是一种能对机械运动按预订要求进行自动操控的体系，其作用是使输出的机械位 移（或转角）准确地盯梢输入的位移（或转角），完结输出变量准确跟从或复现输入变量。

　　为完结高速度、高精度运动操控，伺服体系需对间隔、位移、速度、加快度（力）、视点、 角速度、角加快度等参数进行检测，并经过实时监测完结闭环反应，需求与传感器进行配 套运用。

　　常见传感器包含光栅尺（直线位移检测）、编码器（角位移检测）、激光雷达/视觉检测（距 离检测）、电阻应变式传感器（力矩检测）等。

　　2.1 工业机器人一般选用 PC 作为上位机完结人机交互/轨道规划，依据 PLC 或 PC-Based 操控器经过关节操控、方位操控、力操控完结运动操控

　　工业机器人广泛运用于工业自动化范畴，操控体系是机器人的中心部分，其功用强弱、性 能好坏直接影响机器人的终究功用。一般选用 PC 上位机+专用运动操控器的架构，以 PC 为上位机完结人机交互和运动轨道规划，要点规划了依据DSP和FPGA的专用运动操控器， 其间 DSP 完结机器人运动操控使命的调度，完结对机器人关节空间的实时操控，FPGA 则 用于操控体系所需各功用接口的规划。完结了直角坐标空间的机器人轨道规划和速度操控， 具有直线和圆弧根本轨道插补算法及 S 形曲线加减速算法，改进机器人前端运动的平稳性。

　　轨道规划直接决议了机器人的运动方法。轨道规划为依据作业使命和机器人功用，求解机 器人位姿等运动量关于时刻的函数，输入为希望轨道、运动学和动力学参数，输出机器人 各关节或结尾履行器的运动量，包含位移、速度、加快度等的时刻序列。工业机器人机器人轨道规划一般分为根本轨道规划和最优轨道规划，其间根本轨道规区分 为笛卡尔空间规划和关节空间规划。

　　最优轨道规划一般考虑功率、能量小号、平稳性等要素，找到每种工况环境需求的最优轨 迹规划方案：1）时刻最优规划：最常见的最优轨道规划需求，一般经过运动学或动力学束缚寻觅最优 解；运用遗传算法等各种优化算法来求解最优解；将时刻模型转化为其他更为通用的模型。2）能量最优规划：一方面企图寻觅出最滑润的轨道来削减关节间的能量损耗，另一方面 也经过优化整个动力体系来到达能量分配最优。3）冲击最优规划：旨在找到使机器人冲击最小的轨道，其意图一方面是为了减小机器人 在运动进程中的冲击，在很大程度上可以减小轨道盯梢的差错，另一方面可以大大削减机 器人因为冲击过大而发生的共振、颤动、机械磨损、运用寿数减缩等缺点，使机器人可以 安稳平顺运转。4）混合最优轨道规划：归纳考虑两种或以上最优性优化方案，其间时刻-能量最优轨道研 究展开时刻最长，也是工业出产中要求最高的两项方针。工业机器人依据不同的结构形状、用处、作业要求等不同有较多分类，但操控上以多轴实 时运动操控为主，依据关节操控、方位操控、力操控完结作业使命。

　　1）关节操控：关节操控为工业机器人最根底和中心的操控进程，单关节操控不考虑关节 之间的影响，机器人的机械惯性被作为扰动项来进行处理，一般经过电机完结驱动，由电 流检测、速度检测、方位检测构成闭环操控。

　　多关节操控在单关节的根底上要考虑关节之间的影响，一般将其他关节的对当时关节的影 响作为前馈项引进方位操控器，然后构成多关节操控体系。

　　2）方位操控：工业机器人方位操控与关节空间轨道有紧密联系，以六自由度工业机器人 为例，可经过笛卡尔方位操控由给定方位、关节空间方位转化、6 路单关节方位操控器实 现工业机器人结尾依照给定的方位和姿势运动。

　　3）力操控：选用多维力传感器获取笛卡尔坐标系中的多维力、力矩信息，多维力传感器 首要由力敏元件、信号收集电路、信号调度电路、多维信号解耦体系(硬件或软件解耦)、 上位机或嵌入式体系信息处理软件等构成。

　　多维力传感器广泛安装在机器人机械臂。在工业现场出产线中，将多维力传感器装载于小 型机械臂的前端或许机械手爪结尾。帮忙机器人手臂完结力度的操控、概括追寻、孔位搜 索以及机械臂防磕碰等功用，保证机器人操作安全与功用完结。

　　以机械臂操控为例，每个关节均含有离合器、制动器、谐波减速器，以电机为动力源，经 齿轮组、减速器为关节供给动能，经过对关节速度、方位、力进行调理，完结多自由度旋 转运动。

　　2.2 人形机器人着重“类人”特点，步态操控、抗冲击、轨道规划要求均更高，难度显着 进步

　　人形机器人因为选用了“类人”腿部结构，步行状况下的运动操控体系归于非线性和强耦 合，人形机器人需坚持步行安稳一起依照希望的轨道行走，一起存在在地上不平坦、路面 障碍物的搅扰，操控难度较高。依据《依据动作捕捉技能对仿人机器人运动学剖析与仿真》信息，人形机器人下肢可简化 为 14 自由度体系，其间，髋关节为 3 个自由度，别离为横滚、俯仰和偏转，经过 1 个虎 克副和 1 个旋转副来衔接；相同的传动方法也作用于踝关节的 3 个自由度，每个膝关节 1 个前向自由度，经过 1 个旋转副衔接。

　　现在人形机器人的步态操控一种方法为依据具有反应机制的操控回路 PID 操控器，经过 PSO 核算进行操控优化。优化后可经过 Matlab 仿真关于操控体系的响应速度、机器人跟 踪途径是否有改进进行验证。

　　2.2.2 手臂操控：视觉前馈+逆运动学求解完结轨道规划，“类人”特点关于冲击等方针要 求更高

　　以一个四自由度双臂人形机器人为例，其运动操控体系包含机械臂与伺服电机及操控器， 机械臂在肩部含有两个自由度、肘部含有两个自由度。

　　机械臂操控相似工业机器人多关节操控，以肩关节作为坐标系原点，经过机器视觉确认机 械臂结尾姿势与需求到达的定位，再经过逆运动学算法求解得到关节变量的解析解，最终 操控各关关节以“类人”姿势完结作业使命。

　　冲击（Jerk）为机器人运动进程中加快度的导数，代表力矩改动的快慢，冲击会发生振荡、 过冲、机械磨损和寿数削减等问题。考虑人形机器人的机械臂有“类人”特点，在操作上 需求平稳地进行抓取和看重物品，关于完结最小冲击要求更高。

　　人形机器人要完结“类人”行为，自由度比较工业机器人更高，传感器的运用也会显着增 加，例如需求引进视觉传感以完结与环境交互和空间定位（用于轨道规划）。在工业机器 人运用中，轨道规划的运用往往需求专业工程师经过编程处理，学习本钱较高。考虑人形 机器人未来有消费级运用场景，轨道规划有必要经过软件进行封装，将功用集成并规划出可 视化界面，然后下降运用门槛。

　　3.1 运动操控 22 年全球商场空间 155 亿美元，估计 27 年到达 200 亿美元

　　依据 MARKETS AND MARKETS 数据，22 年全球运动操控商场空间 155 亿美元，估计到 27 年 到达 200 亿美元，期间复合增速 5.2%。添加首要来自于工业机器人需求继续添加、工业 4.0 继续展开等。

　　3.2 国内运动操控商场规划 19 年到达 425 亿元，后续有望坚持高添加

　　依据固高科技招股说明书数据，2019 年我国运动操控体系的全体商场规划为 425 亿元， 其间运动操控器商场规划 85 亿元，伺服体系商场规划 340 亿元。

　　《“十四五”智能制作展开规划》明确提出，到 2025 年，我国的供给才能显着增强，智能 制作配备和工业软件技能水平缓商场竞赛力显着进步，国内商场满意率要别离超越 70%和 50%，未来运动操控商场有望坚持高添加。

　　海外企业在产品丰厚度、产品成熟度方面处于抢先地位，以倍福（Beckhoff Automation） 为例，其 22 年全球出售额为 15.15 亿欧元，同比添加 28%，全球职工人数 5680 人。

　　倍福依据 PC 渠道打造开放式自动化体系，产品包含工业 PC、I/O 和现场总线组件、驱动 技能、自动化软件、无操控柜自动化体系以及机器视觉硬件等，产品丰厚度、成熟度较高。

　　现在国内商场参与者包含禾川科技、华中数控、埃斯顿、雷赛智能、汇川技能、固高科技 等企业。

　　国内企业在运动操控器、伺服驱动等范畴的中心技能、商场份额上已完结必定打破。

　　通用操控器商场分为 PLC 操控器、专用操控器、PC-based 操控卡等，外资品牌定位高端， 国内品牌在 PC-Based 操控卡商场构成必定打破：1）PLC 操控器和嵌入式操控器商场，日本三菱、松下、西门子等外资品牌占有首要高端 商场，中低端商场是彻底商场化的竞赛格式；2）PC-Based 操控卡商场，高端商场由美国泰道、翠欧等外资品牌占有，但国内品牌逐步 向中高端发力，外资品牌商场份额出现萎缩态势。现在，以固高科技、雷赛智能、成都乐 创、众为兴为代表的国内品牌占有了 70%以上的商场份额。汇川技能、禾川科技等企业在伺服体系商场构成了打破，但仍有较大国产代替空间。

　　禾川科技是一家技能驱动的工业自动化操控中心部件及全体解决方案供给商，首要产品包 括伺服体系、PLC 等，其间伺服体系又分为伺服驱动器、伺服电机和伺服体系附件。现在， 产品现已掩盖了工业自动化范畴的操控层、驱动层和履行传感层，并在近年沿工业链上下 游不断延伸，进入上游的工控芯片、传感器和下流的高端精细数控机床等范畴。

　　依据禾川科技公告，当时下流运用范畴中光伏、锂电、激光、机器人等先进制作业占比 75%，木匠、纺织、物流等传统制作业占比 25%。禾川科技下流客户资源优质，掩盖宁德 年代、隆基股份、捷佳伟创、先导智能等多家职业龙头企业。

　　禾川科技近年收入规划继续扩张，22 年到达 9.44 亿元，同比添加 25.66%。22 年赢利同 比有所下降，首要因为客户在光伏、锂电等新能源职业上较为会集，为了快速进入商场， 在产品出售价格上有所下降，一起受上游原材料价格上涨及产品更新换代影响，产品毛利 率下降。随同未来禾川科技产品在光伏、锂电职业销量大幅添加，成绩有望继续发力。

　　依据禾川科技招股说明书，IPO 揭露发行 3776 万股，征集资金 8 亿元，将投入数字化工 厂项目、杭州研讨院项目、营销服务网络建造项目等，以进步竞赛力。其间，数字化工厂 项目将针对伺服驱动、伺服电机等产品进行产能扩产建造，打破现有产能瓶颈；杭州研讨 院项目将帮忙完善研讨开发和试验测验，继续进行新技能研讨；营销网络建造项目将助力 拓宽掩盖区域以及浸透率，营销体系进一步完善。

　　新增产能有望进一步进步竞赛力。依据禾川科技招股说明书发表，数字化工厂项目方案建 设期为 36 个月，估计投入 3.85 亿元，悉数投产后可以新增产能 148.8 万台，其间包含伺 服驱动器 55 万台、伺服电机 55 万台、PLC20 万台。估计禾川科技经过产能扩产建造，充沛满意下流商场需求，增强商场竞赛力，进步工控范畴商场份额。

　　华中数控现在收入以工业机器人与智能产线，数控体系与机床事务为主。数控体系配套业 务首要为各类数控机床企业和航空航天、轿车、3C、木匠、磨床等要点职业用户供给数控 体系配套和服务，包含为各类专机、高速钻攻中心、加工中心、五轴机床等机型供给华中 高级数控体系，以及针对普及型数控车床和数控铣床等供给系列数控体系、系列伺服驱动、 系列伺服电机等。

　　公司从 1993 年开宣布华中 1 型数控体系，2018 年公司华中 8 型数控体系的“04 专项”课 题经过检验，标志着公司在要害技能方针、产品可靠性到达国外干流数控体系技能水平。现在在航空航天、轿车零部件制作、3C 制作、机床东西、通用机械加工、木匠、玻璃加 工等范畴得到批量运用。依据公司公告信息，2020 年公司在国产高端数控体系市占率近 50%，在国产品牌中排名榜首。

　　收入端：随同公司智能产线 年后因为下 游消费电子、通用机械需求疲软，公司营收增速下降。赢利端：公司 20/21 年对子公司江苏锦明别离计提商誉减值 8174.49 万元、3745.90 万元， 影响赢利添加。22 年受经济环境影响营收增速下滑，考虑公司收入增速有望回暖，一起 商誉减值影响逐步下降，公司赢利有望回暖。

　　华中数控工业机器人中心的操控、伺服驱动均选用自研技能。机器人本体包含 BR 双旋、 笔直多关节、水平多关节、SCARA、Delta、特别系列六大系列的 40 余款产品，选用自研 伺服操控技能、克己高功用伺服电机，零部件自主化份额超越 80%。机器人本体 22 年实 现收入 3.34 亿元，同比添加 24.13%。

　　埃斯顿产品线丰厚，从机床数控体系到工业机器人完结事务拓宽。埃斯顿生长初期以金属 成型机床数控体系和电液伺服体系为主，2010 年后凭仗本身中心零部件优势开端布局工 业机器人产品，15 年登陆深交所中小板，依托品牌优势和技能优势加快扩张，“通用+细 分”战略助公司跻身成为国内工业机器人职业龙头。现在埃斯顿主营事务模块包含自动化中心部件及运动操控体系和工业机器人及智能制作 体系两大板块。22 年埃斯顿有 64 款工业机器人产品，包含六轴通用机器人、四轴码垛机 器人、SCARA 机器人以及职业专用定制机器人，作业负载从 3kg 到 600kg。机器人标准化 作业单元产品有 20 多种类别，首要运用于光伏、锂电、焊接、钣金折弯、冲压、压铸、 木匠打孔、安装、分拣、打磨、去毛刺、涂胶等，其间钣金折弯、冲压、光伏排版等均处 于职业抢先地位。

　　随同我国高端制作业快速生长，埃斯顿收入规划继续进步，22 年完结营收 38.81 亿元， 同比添加 28.49%；完结归母净赢利 1.66 亿元，同比添加 36.28%。埃斯顿产品毛利率较高 但净利率较低，首要因为扩展市规划，进步品牌影响力仍是首要的展开战略，跟着品牌知 名度的进步，事务规划的扩展，大客户战略的有用施行和正在推动的降本增效及办理革新， 盈余方针有望逐步改进。

　　在运动操控方面，埃斯顿经过全资收买英国 TRIO，TRIO 的操控器产品可以完善埃斯顿在 运动操控方面的布局，经过不断加强和 TRIO 的整合，加快进步以 TRIO 操控器为中心的解 决方案供给才能。埃斯顿运动操控产品的职业定位将从中心部件出产商转化为职业高端运 动操控解决方案供给商，与重要客户进行深度协作，以更多的产品价值发明，进步盈余水 平。

　　汇川技能为国内工业自动化龙头企业，专心“信息层、操控层、驱动层、履行层、传感层” 中心技能，构成了通用自动化、才智电梯、新能源轿车、工业机器人、轨道交通五大事务 板块。

　　汇川技能通用自动化范畴产品包含变频器、伺服体系、操控体系（PLC/CNC）、工业视觉系 统、传感器、高功用电机、高精细丝杠、工业互联网等中心部件及光机电液一体化解决方案。

　　汇川技能 22 年收入以通用自动化事务为主占比挨近 50%，通用自动化事务完结出售收入 114.65 亿元，同比添加 27.64%，其间，通用变频器完结出售收入 43.29 亿元，通用伺服 体系完结出售收入 49.89 亿元，PLC&HMI 完结出售收入 13.13 亿元，电液体系完结出售收 入 4.50 亿元（含伊士通）。一起毛利率较高，22 年到达 45.64%.

　　22 年汇川技能紧抓新能源轿车、光伏、风电等职业商场结构性时机，完结经营收入 230.08 亿元，同比添加 28.23%，完结归母净赢利 43.2 亿元，同比添加 20.89%。

　　依据公司年报、睿工业统计数据，2022 年，公司通用伺服体系在我国商场份额约 21.5%， 位居榜首名；低压变频器产品（含电梯专用变频器）在我国商场的份额约 14.9%，位居第 三名，位列内资品牌榜首名；小型 PLC 产品在我国商场的份额约 11.9%，位居第二名，位 列内资品牌榜首名。

　　公司完结了工业机器人电控体系、伺服体系、丝杠、本体均克己，依据公司年报、睿工业 统计数据，2022 年，公司工业机器人在我国商场的份额为 5.2%，排名第七；其间，SCARA 机器人在我国商场的份额为 17%，排名第二，且为内资品牌榜首名。

　　雷赛智能专心为智能制作配备业供给运动操控中心部件及职业运动操控解决方案，产品包 括运动操控器、驱动器、电机等，产品现已广泛运用于智能制作和智能服务范畴的各种精 密设备，例如光伏设备、锂电设备、3C 制作设备、半导体设备、物流设备、特种机床、 工业机器人、5G 制作设备、PCB/PCBA 制作设备、包装设备、医疗设备等。

　　22 年雷赛智能收入中操控技能类收入占比 13.59%，驱动类（步进体系、伺服体系）收入 占比 77.92%。全体产品毛利率较高，操控技能类产品毛利率高达 70%左右。依据雷赛智能 公告信息，公司高端伺服产品现已到达并逐步超越外资品牌的中等水平，进口代替正在加 速；估计带动伺服产品营收添加 30%以上。跟着高端产品份额进步，自产的电机与编码器 质量进步而且本钱下降，伺服体系的均匀毛利率估计会 1~2 年之内，逐步进步到 35%-40% 之间。

　　22 年公司完结经营收入 13.38 亿元，同比添加 11.2%；完结归母净赢利 2.2 亿元，同比增 长 0.91%，受自动化职业需求放缓影响公司增速也有下降。

　　22 年公司别离发布限制性股票方案（草案）、股票期权鼓励方案（草案），限制性股票接 触限售期查核方针、期权行权查核方针为 22 至 24 年，以 21 年营收、净赢利为基数，22 至 24 年添加率别离不低于 10%、30%、60%。

　　技能抢先的激光切开操控体系龙头，高功率产品继续进口代替。柏楚电子是一家从事激光 切开操控体系研制、出产和出售的高新技能企业和要点软件公司，致力于展开成为工业自 动化操控范畴内优异的品牌公司。主营产品包含随动操控体系、板卡操控体系、总线操控 体系以及相关配套产品（智能切开头、套料软件）等。中低功率方面国内商场占有率稳居 榜首；高功率方面，总线体系进一步加快进口代替的脚步，国内商场占有率继续进步。

　　中低功率事务为柏楚电子拳头产品，高功率操控体系逐步发力，新产品逐步放量。板卡系 统和随动体系一般服务于中低功率激光切开设备，而高功率激光切开设备则部分运用板卡 体系、绝大部分运用总线体系。详细看，柏楚电子收入会集在中低功率产品上，高功率业 务逐步发力、收入占比不断进步。高功率激光切开体系产品（首要指总线体系）的技能指 标和运用功用已达世界抢先水平，商场认可度不断进步，有望逐步改动当时世界厂商近乎 独占的竞赛格式。22 年柏楚电子收入中其他类产品同比添加 69.13%，首要是切开头、主 战卡系列产品得到客户认可快速放量。

　　22 年受制作业景气量影响成绩小幅下降，1Q23 添加加快。柏楚电子 22 年完结经营收入 8.98 亿元，同比下降 1.64%，完结归母净赢利 4.8 亿元，同比下降 12.85%，首要收到制 造业景气量较低影响。1Q23 柏楚电子生长显着加快，营收、归母净赢利增速别离到达 42.39%/28.52%。

　　把握底层中心五大技能，融资加快扩张。公司是一家技能立异驱动型公司，在经验丰厚的 中心技能团队的带领下，公司已具有 97 项专利技能及会集于五大技能范畴的多项专有核 心技能，构成了可以掩盖激光切开全流程的技能链，技能体系的完整性全球抢先。工控领 域底层技能具有通用性，下流工业运用场景范畴可不断仿制。2022 年 4 月，公司定向增 发 366.5 万股、征集资金净额 9.58 亿元，拟投向智能切开头扩产项目、焊接机器人、高 端驱控一体等运用范畴。咱们以为，公司有望凭仗厚实的底层技能，不断拓宽新职业新领 域，完结长时间健康展开。

　　固高科技二十余年来专心于运动操控及智能制作的中心技能研制，构成了运动操控、伺服 驱动、多维感知、工业现场网络、工业软件等自主可控的技能体系，构建了“配备制作核 心技能渠道”，为各职业 2,000 多家配备制作商累计布置超越 50 万套先进运动操控体系， 帮忙配备制作商开宣布习惯终端工业展开且具有高功用、高性价比的工业配备。

　　固高科技以运动操控技能为中心，构成运动操控中心部件类、体系类、整机类的产品体系。

　　固高科技 22 年完结经营收入 3.48 亿元，同比添加 3.15%，增速有所放缓，首要因为 3C 为公司最大下流运用范畴，22 年 3C 需求疲软对公司成绩构成必定影响。22 年固高科技归 母净赢利增速低于收入增速，首要受股份付出费用、芯片等原材料提价、职工薪酬等本钱 费用添加较多的影响。

　　固高科技现在收入首要来自于运动操控中心部件类产品，包含运动操控器、伺服驱动器、 驱控一体机等，部件类产品毛利率较高近年在 55%以上。

　　在工业机器人操控范畴，固高科技已完结了必定技能堆集：1）固高科技从建立之初就测验在机器人职业提出一套全新的操控解决方案，到 2008 年启 动机器人驱控一体操控器硬件开发之时，软件算法层面现已构成了对机器人操控范畴的创 新式架构：将公司创始人李泽湘教授在机器人在非完整束缚下的运动规划理论实践运用于 公司面向机器人职业的杂乱机器人构型运动学正逆解以及动力学优化，并构成算法层的硬 件加快才能。2）依据开放性可重构的准则立异性地界说了面向机器人职业的驱控一体产品，更好地实 现机器人体系部件间功率平衡，从体系可靠性和可保护性视点动身大大下降了客户的归纳 保护本钱，一起又进一步进步了运动操控体系的易用性，近几年机器人职业已较为广泛采 用驱控一体的操控体系架构。